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自己組織化

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詳細 2016年11月21日 23:01更新

【自己組織化】

自然界には物質が自発的にあつまって秩序だったコミュニティーを作り上げる「自己組織化(Self-Organization,Self-Assembly)」と呼ばれる原理があります。これは生物学や化学などの自然科学の他にも、社会学、経済学、哲学においても適用される「組織ができること」の基本的な概念です。分子の世界でも、分子が互いに集まって自ら秩序だった形状を作りだすことが知られており、これは「自己集合」と呼ばれています。

"http://www.chem.t.u-tokyo.ac.jp/appchem/labs/fujita/re0a-j.html" より作成

1個の受精卵が分裂、分化して生物の複雑な体が出来上がるように、外部の力によらずに秩序を持つ構造が自然に出来上がる現象。ある種の化学反応でも物質の濃度が変動したり、物質の分布にパターンが形成されたりといった例がある。ナノテクノロジー分野では、従来の加工技術では手の届かない極めて小さな物をつくるため、この現象を利用する研究が盛んになっている。

"http://www.nishinippon.co.jp/news/wordbox/2004/report/0109_6.html" より作成

【散逸構造】

散逸構造(さんいつこうぞう、dissipative structure)とは、巨視的にみて熱平衡状態でない不可逆な変化の過程で生ずる秩序構造。イリヤ・プリゴジンが提唱した。

エントロピーは増大し、エネルギーは散逸する。安定状態が分岐し、新たな状態に転移して形成される。無秩序から秩序が生まれる点で、宇宙や生命を解明する足がかりになるとして注目されている。

"http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%95%A3%E9%80%B8%E6%A7%8B%E9%80%A0" より作成

【複雑系】

複雑系(ふくざつけい)とは、多数の因子または未知の因子が関係してシステム全体(その系全体)の振る舞いが決まる系において、それぞれの因子が相互に影響を与えるために一般的な手法(多変量解析,回帰曲線等)でシステムの未来の振る舞いを予測することが不可能な系。 代表的な複雑系は、ウイルスの流行状況、天候、経済(エントロピーの第三法則)、大規模交通(フラックス)、バタフライ効果などが挙げられている。 これらは狭い範囲かつ短期の予測は経験的要素から不可能ではないが、その予測の裏付けをより基本的な法則に還元して理解する(還元主義)のは困難である。代表的なものに、パーコレーションやセル・オートマトン、素粒子のランダムウォーなどがある。最近では、系の自己組織化の様子をコンピュータにプログラミングして、複雑で法則がないように思える目で見えない発達形成過程を視覚化して把握しようと試みられている。

"http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%A4%87%E9%9B%91%E7%B3%BB" より作成

【エントロピー】

ドイツの物理学者クラウジウスによってはじめて導入された物理量。

熱力学によれば、ある系が熱平衡の状態を保ちながらきわめてゆっくりと変化するとき、エントロピーの増加量は、系が吸収した熱量を温度で割った値に等しい。また、統計力学によれば、エネルギーその他の巨視的条件の決まっている状態(巨視的状態)のエントロピーは、その状態のもとで存在しうる微視的状態の数の対数に比例する。

エントロピーは系の乱雑さ・無秩序さ・不規則さの度合を表す量で、物質や熱の出入りのない系ではエントロピーは決して減少せず、不可逆変化をするときには、常に増大する。

"http://learning.xrea.jp/%A5%A8%A5%F3%A5%C8%A5%ED%A5%D4%A1%BC.html" より作成

【イリヤ・プリゴジン】

イリヤ・プリゴジン(Ilya Prigogine, 1917年1月25日 - 2003年5月28日、モスクワ生まれ)は、ロシア出身のベルギーの化学者・物理学者。非平衡熱力学の研究で知られ、散逸構造の理論で1977年のノーベル化学賞を受賞した。統計物理学でも大きな足跡を残し、エントロピー生成極小原理はよく知られている。

ブリュッセル自由大学卒業。ブリュッセル自由大学物理化学教授、国際理化学研究所長、テキサス大学統計力学研究センター所長等を歴任した。

著書
『混沌からの秩序』 - イザベル・スタンジェールとの共著 みすず書房刊
『存在から発展へ』 - みすず書房 刊

"http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%97%E3%83%AA%E3%82%B4%E3%82%B8%E3%83%B3" より作成

http://inner-muse.blogspot.com/

【カオス理論】

カオスの定義は、研究者ごとに違い、統一的な見解は得られていないが、およそ以下の性質を持つものとされている。

1.周期性を持たない
2.リアプノフ指数が0より大
3.何らかのポアンカレ写像により、テント写像が確認できる(後述するローレンツカオスの場合)

また、カオスには以下の特徴が現れる。

・自己相似
・単純な数式から、ランダムに見える複雑な振る舞いが発生する
・初期値のごくわずかなずれが、将来の結果に甚大な差を生み出す(バタフライ効果)
・過去の観測データから将来の長期予測が困難となる

一部のシステムが複雑な振る舞いをするのは、その振る舞いを表す方程式の非線形性が原因である(後述するローレンツカオスの場合、テント写像により引き起こされる)。

自然界において観察できるシステム(大気、プレートテクトニクス)や、社会的なシステム(経済、人口増加)などは、カオス的振る舞いを示すものが多い。

"http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB%E3%82%AA%E3%82%B9%E7%90%86%E8%AB%96"より作成

【創発】

創発(そうはつ、emergence)とは、部分の性質の単純な総和にとどまらない性質が、全体として現れることである。局所的な複数の相互作用が複雑に組織化することで、個別の要素の振る舞いからは予測できないようなシステムが構成される。

この世界の大半のモノ・生物等は多層の階層構造を含んでいるものであり、その階層構造体においては、仮に決定論的かつ機械論的な世界観を許したとしても、下層の要素とその振る舞いの記述をしただけでは、上層の挙動は実際上予測困難だということ。下層にはもともとなかった性質が、上層に現れることがあるということ。あるいは下層にない性質が、上層の"実装"状態や、マクロ的な相互作用でも現れうる、ということ。

"http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%89%B5%E7%99%BA"より作成

【オートポイエーシス】

オートポイエーシス (autopoiesis) は、1970年代初頭、チリの生物学者ウンベルト・マトゥラーナとフランシスコ・バレーラにより、「生命の有機構成 (organization) とは何か」という本質的問いを見定めるものとして提唱された生命システムの本質に迫ろうとする概念である。 特に細胞の代謝系や神経系に注目した彼らは、個別の物質を越えたシステムそのものとしての本質的な特性を、円環的な構成と自己による境界決定に認めた。 現在では、このような自己言及的で自己決定的なシステムを表現しうる概念として、元来の生物学的対象を越えて、さまざまな分野へ応用されている。 なお、オートポイエーシス という語はギリシャ語で自己製作 (ギリシャ語で auto, αυτό は自己、poiēsis, ποίησις は製作・生産・創作) を意味する造語であり、日本語ではしばしば自己創出、自己産出とも書かれる。

"http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%88%E3%83%9D%E3%82%A4%E3%82%A8%E3%83%BC%E3%82%B7%E3%82%B9"より作成


【フラクタル】

フラクタルの特徴は直感的には理解できるものの、数学的に厳密に定義するのは非常に難しい。マンデルブロはフラクタルを「ハウスドルフ次元が位相次元を厳密に上回るような集合」と定義した。完全に自己相似なフラクタルにおいては、ハウスドルフ次元はミンコフスキー次元と等しくなる。

フラクタルを定義する際の問題には次のようなものがある。

・「不規則すぎること」に正確な意味が存在しない
・「次元」の定義が唯一でない
・物体が自己相似である方法がいくつも存在する
・全てのフラクタルが再帰的に定義されるとは限らない

"http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%83%A9%E3%82%AF%E3%82%BF%E3%83%AB"より作成

【スモール・ワールド現象】

スモール・ワールド現象 (スモールワールドげんしょう、small world phenomenon、small world effect) は、知り合い関係を芋蔓式に辿っていけば比較的簡単に世界中の誰にでもいきつく、という仮説である。敢て日本語にすれば(広いようで)「世間は狭い」現象である。

この仮説は社会心理学者スタンレー・ミルグラムが1967年に行ったスモールワールド実験 (small world experiment) で検証され、その後この仮説をもとに六次の隔たりという有名なフレーズが生まれた。この実験ではアメリカ合衆国国民から二人づつの組を無作為に抽出し、平均すると6人の知り合いを介してその二人が繋がっていることを実際に示した。

しかし30年以上たった現在でも、均質化されていない(heterogeneousな)ソーシャルネットワークの間においてはどうなのか(前記「世界中の誰にでも」の類)、いまだに決着がついていない。その種の実験はミルグラムの論文以来殆ど行われてこなかった。

"http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%83%BB%E3%83%AF%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%83%89%E7%8F%BE%E8%B1%A1"より作成

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2005年11月15日

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